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課題研究與物理教學(xué)整合的嘗試論文
“課題研究”是一種全新的學(xué)習(xí)模式，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力有著十分突出的作用。將“課題研究”滲透于日常教學(xué)活動(dòng)中，而不是游離于教學(xué)活動(dòng)之外，是一件十分有意義的工作。但要將“課題研究”與日常的課堂教學(xué)整合起來(lái)，需要我們進(jìn)行認(rèn)真的研究和總結(jié)。筆者通過(guò)幾年的實(shí)踐，認(rèn)為應(yīng)該做好以下幾方面的工作。
一、對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行課題化處理
所謂對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行“課題化”處理，其實(shí)質(zhì)是把教材中相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)個(gè)單元內(nèi)容轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)“課題”，讓學(xué)生來(lái)研究和學(xué)習(xí)。但把教材內(nèi)容作為“課題”來(lái)研究顯然還必須把教材內(nèi)容進(jìn)行“稀釋還原”。所謂“稀釋還原”，實(shí)際上就是在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上去對(duì)下面兩方面進(jìn)行挖掘：（1）知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程；（2）隱含在教材中的科學(xué)研究方法。
例如“自由落體運(yùn)動(dòng)”這一教學(xué)內(nèi)容：從教材（人教版必修本）的內(nèi)容看，其知識(shí)內(nèi)容的編寫是高度簡(jiǎn)化的，沒(méi)有闡述知識(shí)的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程以及研究的方法。如果把這一內(nèi)容作為一個(gè)課題來(lái)研究的話，我們就必須讓學(xué)生充分地經(jīng)歷知識(shí)的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程。體會(huì)探索未知知識(shí)的方法。因此，作為一個(gè)課題來(lái)研究，它至少應(yīng)該包括下面幾個(gè)內(nèi)容：（1）通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：現(xiàn)實(shí)生活看到物體下落速度有快慢的原因是什么？（2）為了定量研究它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，需要獲得哪些事實(shí)和研究材料。（3）如果沒(méi)有閃光照片，那么應(yīng)怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得研究材料。（4）對(duì)獲得的研究材料，如何處理，如何來(lái)確定要求的物理量。
在上述內(nèi)容中（3）、（4）兩點(diǎn)在教材中并沒(méi)有要求，但要把它作為一個(gè)課題來(lái)研究，（3）、（4）兩點(diǎn)起著舉足輕重的作用，這兩點(diǎn)不但很好地體現(xiàn)了知識(shí)的探求與發(fā)展過(guò)程，而且很好地滲透了科學(xué)研究的方法，特別是第（3）點(diǎn)，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獲取研究的材料和實(shí)驗(yàn)事實(shí)，這是非常有意義的。它是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、具有探索和解決實(shí)際問(wèn)題能力的關(guān)鍵。
二、對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“課題化”處理
物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，以實(shí)驗(yàn)為依托開展課題研究，既能為學(xué)生提供合適的研究課題，又能有效地落實(shí)學(xué)科知識(shí)。將實(shí)驗(yàn)作課題化處理，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)做好下列幾方面的改造。
�。ㄒ唬┟鞔_實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的總體思想
作為課題研究，首先要考慮實(shí)驗(yàn)的總體設(shè)計(jì)思想，它對(duì)課題研究起著宏觀定向的作用，是實(shí)驗(yàn)的核心，是物理思想與科學(xué)方法的高度體現(xiàn)，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)對(duì)研究的問(wèn)題在宏觀上做出正確的判斷和選擇，明確解決問(wèn)題的總體思路是什么。
探索自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)所要解決的問(wèn)題很明確，即當(dāng)通過(guò)線圈自身的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化時(shí)，線圈中是否也發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。要證實(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是否存在，總體上有哪些方法呢？思路有二條，一是直接證明法，即用電壓表、示波器等儀器直接測(cè)量這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)證實(shí)它的有無(wú)。另一條是間接證明法，即通過(guò)觀察一些比較間接的現(xiàn)象來(lái)證實(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無(wú)。教材上采用的實(shí)際上是第二種方法，即將線圈與小燈泡串聯(lián)起來(lái)觀察電路閉合時(shí)小燈泡發(fā)光的延時(shí)效應(yīng)來(lái)證實(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無(wú)。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的追索一旦到達(dá)這樣一個(gè)層次，不但使學(xué)生了解了實(shí)驗(yàn)的來(lái)龍去脈，更重要的是使學(xué)生領(lǐng)略了解決這一問(wèn)題的整個(gè)思想過(guò)程。
�。ǘ┐_定實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案與操作過(guò)程
作為一個(gè)課題研究，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案與操作過(guò)程都必須讓學(xué)生自己來(lái)完成。給學(xué)生以充分的主動(dòng)權(quán)，讓學(xué)生有各種嘗試的機(jī)會(huì)。這不但能激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的熱情，更重要的是能有效地激活學(xué)生的創(chuàng)造潛能，促進(jìn)學(xué)生各方面能力的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。
研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，既然實(shí)驗(yàn)的方案不是惟一的，因此我們完全可以讓學(xué)生自己來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。一旦我們把實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)還給了學(xué)生，他們的積極性和創(chuàng)造性就會(huì)得到充分的發(fā)揮。有的學(xué)生會(huì)用電壓表來(lái)測(cè)量電路閉合或斷開時(shí)的感應(yīng)電壓；有的學(xué)生則會(huì)用示波器來(lái)測(cè)量電路閉合或斷開時(shí)的感應(yīng)電壓；有的學(xué)生會(huì)將線圈與小燈泡串聯(lián)起來(lái)觀察電路閉合時(shí)小燈泡發(fā)光的延時(shí)效應(yīng)；有的學(xué)生還會(huì)在L與燈泡A1支路上再并聯(lián)一個(gè)電阻R與燈泡串聯(lián)起來(lái)的支路，通過(guò)比較來(lái)觀察小燈泡發(fā)光的延時(shí)效應(yīng)。所有這些，都能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，并讓學(xué)生在不斷嘗試的過(guò)程中逐漸走向成功。
三、對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行“課題化”處理
教學(xué)內(nèi)容作“課題化”處理后，課堂教學(xué)方式就必須相應(yīng)改變，為此，我們必須做好下面幾方面的工作：
�。ㄒ唬┱J(rèn)真做好課前的自學(xué)探索
課題研究的最大特點(diǎn)是學(xué)習(xí)的自主性與探索性，因此自學(xué)探索是課題研究的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要體現(xiàn)。
1.提供清楚、明確的目標(biāo)、任務(wù)
自主探索從某種意義上說(shuō)是一種比較開放的學(xué)習(xí)方式，從理論上講，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法越開放，學(xué)生對(duì)各種能力培養(yǎng)的機(jī)會(huì)就越多，為了讓學(xué)生有針對(duì)性地開展自學(xué)探索，必須給學(xué)生提出明確的任務(wù)和目標(biāo)，并力求使任務(wù)和目標(biāo)具有下列特征：（1）層次性；（2）激勵(lì)與挑戰(zhàn)陸；（3）可操作性；（4）方法意義上的啟發(fā)性。
例如，單擺這一課題的教學(xué)中，我們?cè)诖_定課題以后，可以明確地提出下列任務(wù)和目標(biāo)：
�。�1）請(qǐng)你閱讀課文第一段，并按照課文的要求做一個(gè)單擺。
�。�2）請(qǐng)你觀察它的擺動(dòng)情況，并大致說(shuō)出它的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。
�。�3）理論上可以證明，當(dāng)擺角小于5°時(shí)，單擺的振動(dòng)可以看作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，你是否能給予證明，若有興趣，請(qǐng)你試試看。
�。�4）請(qǐng)你猜測(cè)一下，單擺的振動(dòng)周期會(huì)與哪些物理量有關(guān)。
（5）請(qǐng)對(duì)你的猜測(cè)給予定量的驗(yàn)證。
2.指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀課本，做好自學(xué)探索的最基本環(huán)節(jié)
自學(xué)探索，畢竟不是嚴(yán)格意義上的科學(xué)研究，我們的目的不是研究的終端產(chǎn)品——研究的結(jié)果，而是體驗(yàn)探索的過(guò)程，掌握研究的方法，進(jìn)而是達(dá)到既學(xué)會(huì)知識(shí)，也學(xué)會(huì)研究的方法的目的。因此認(rèn)真閱讀課本，是自學(xué)探索最基本的環(huán)節(jié)，如何閱讀課本，我們可以從三個(gè)層次來(lái)展開。
（1）了解性閱讀：通過(guò)閱讀課本，了解所學(xué)知識(shí)的總體結(jié)構(gòu)。
�。�2）針對(duì)性閱讀：對(duì)照自學(xué)探討的目標(biāo)提綱，展開針對(duì)性的閱讀。
�。�3）反思性閱讀：完成目標(biāo)提綱以后，再進(jìn)行評(píng)價(jià)[生閱讀。
3.開放實(shí)驗(yàn)室，為自主探索提供條件
開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生隨時(shí)都可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室是能否順利完成課題重要保證。由于課題學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容均是教材中的教學(xué)內(nèi)容，因此實(shí)驗(yàn)室的開放就顯得更為重要，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室中來(lái)學(xué)習(xí)物理，無(wú)論是對(duì)能力的培養(yǎng)還是方法的滲透，其好處都是不言而喻的，它還原了物理學(xué)習(xí)的本來(lái)面目。同時(shí)，也積極鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課外小實(shí)驗(yàn)，因此小實(shí)驗(yàn)從開始設(shè)計(jì)到制作，從演示實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)象的觀察與分析、從總結(jié)規(guī)律到應(yīng)用規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題，都是學(xué)生親自 動(dòng)手實(shí)踐完成的，能充分地體現(xiàn)學(xué)生的自主性，并能有效地揭示事物的本質(zhì)，使學(xué)生的認(rèn)知產(chǎn)生遷移和延伸。
�。ǘ┙M織好課堂教學(xué)中師生的探討活動(dòng)
在課堂上開展師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的相互交流與探討，以一種嶄新的教學(xué)形式展開。課堂中探討的內(nèi)容和形式可按下述方法進(jìn)行。
1.學(xué)生典型發(fā)言
在課堂教學(xué)開始時(shí)，請(qǐng)學(xué)生針對(duì)自學(xué)探究中的目標(biāo)提綱，逐一匯報(bào)自己的研究結(jié)果，并說(shuō)明自己的研究過(guò)程和方法。
2.學(xué)生間的相互交流
在學(xué)生典型發(fā)言后，學(xué)生之間展開的相互交流和討論。交流和討論的內(nèi)容，仍然以自學(xué)探究中的目標(biāo)提綱為對(duì)象展開，通過(guò)討論能使學(xué)生之間產(chǎn)生相互啟發(fā)，相互促進(jìn)的作用。
3.師生間專題探討
學(xué)生間進(jìn)行相互討論與交流之后，大部分的基礎(chǔ)性問(wèn)題學(xué)生都已解決，但不是每個(gè)學(xué)生對(duì)概念與規(guī)律的建立過(guò)程都已有所體驗(yàn)；對(duì)概念、規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意圖目的、研究問(wèn)題中滲透的方法等學(xué)生都已經(jīng)領(lǐng)悟。因此，教師還需要與學(xué)生一起對(duì)重要概念與規(guī)律的建立過(guò)程、研究問(wèn)題的方法及如何將它們引伸拓展等有目地開展專題探討。這樣既是一種研究方法的示范，又能起到彌補(bǔ)自學(xué)探究過(guò)程知識(shí)學(xué)習(xí)的零碎與片面的作用。
例如，“瞬時(shí)速度”的概念，對(duì)于高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，是非常抽象難學(xué)的。雖然學(xué)生通過(guò)了自學(xué)探索，對(duì)瞬時(shí)速度的含義已有所了解，但在內(nèi)心深處，對(duì)某一時(shí)刻（或某一位置）的速度究竟是否存在總是感到難以理解。為了正確地建立起瞬時(shí)速度的概念，一個(gè)有效的方法就是：通過(guò)實(shí)驗(yàn)具體演示平均速度的測(cè)量（可用氣墊導(dǎo)軌，光電門與計(jì)數(shù)器配合起來(lái)使用），并逐漸把位移（時(shí)間）取得越來(lái)越�。碆點(diǎn)向A點(diǎn)靠近），這時(shí)所測(cè)得的平均速度值會(huì)越來(lái)越趨向某一值。由此說(shuō)明，當(dāng)B點(diǎn)與A點(diǎn)越接近，通過(guò)AB這段距離的速度變化越小，所測(cè)得的平均速度越接近A點(diǎn)的速度，以此實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，啟發(fā)學(xué)生超脫具體實(shí)驗(yàn)條件的限制，運(yùn)用思維去繼續(xù)操作“理想實(shí)驗(yàn)”。假如把B點(diǎn)與A點(diǎn)無(wú)限接近，作為位移來(lái)講已經(jīng)接近到了幾乎只有A點(diǎn)，那么所測(cè)得的平均速度又是什么呢？學(xué)生的思維到這一層次，瞬時(shí)速度已經(jīng)不言而喻：這時(shí)測(cè)得的平均速度實(shí)際上已是通過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度了，瞬時(shí)速度的概念便自行引出，這樣做的好處是把需要用抽象的思維方法才能引出的概念轉(zhuǎn)化成了具體可以操作的實(shí)際問(wèn)題，達(dá)到了讓抽象問(wèn)題具體化的目的。
四、對(duì)課后作業(yè)進(jìn)行“課題化”處理
讓課后作業(yè)課題化，使它們具有明顯的“研究性”特色。為此我們可以給學(xué)生提出下面二種類型的課題。
�。ㄒ唬┮煨哉n題
這種類型的課題主要是對(duì)基本的物理規(guī)律進(jìn)行深層次的探索和思考，主要是讓學(xué)生去領(lǐng)悟物理學(xué)的思想方法，從更高的層次來(lái)理解物理概念和規(guī)律。
例如，學(xué)了楞次定律之后，可以提出下列問(wèn)題讓學(xué)生思考和研究。
1.請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)一下楞次定律的要義是什么？
2.所有能用楞次定律解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都能用能量轉(zhuǎn)化和守恒解釋嗎？如果感應(yīng)電流不是按楞次定律所確定的方向流動(dòng)，而是相反，那將會(huì)出現(xiàn)什么情況？
�。ǘ﹦�(dòng)手實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性課題
這種類型的作業(yè)，讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，既符合人們認(rèn)識(shí)客觀事物的基本規(guī)律，更符合當(dāng)今以實(shí)踐能力為核心的素質(zhì)教育的要求。
例如，學(xué)了彈力之后，讓學(xué)生動(dòng)手去制作彈簧秤；學(xué)了磨擦力之后，去測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)磨擦因素；學(xué)了自由落體運(yùn)動(dòng)之后，去測(cè)量人體的反應(yīng)時(shí)間、樓房高度；學(xué)了歐姆定律之后，去研究燈泡燈絲的伏安特性；學(xué)了光的折射、全反射之后，可以去測(cè)量水的折射率、自制潛望鏡等……
通過(guò)近兩年的教學(xué)實(shí)踐證明，在物理教學(xué)中開展研究性學(xué)習(xí)是切實(shí)可行的，教學(xué)效果是明顯的。
由于研究性學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，尤其是我們把“自學(xué)探索”當(dāng)作關(guān)鍵的環(huán)節(jié)來(lái)抓，學(xué)生學(xué)到的不僅僅是知識(shí)，更培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力。
在“課題研究”教學(xué)模式中，由于注重了學(xué)習(xí)的過(guò)程，注重了學(xué)生的自主探索，因此學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性以及與之相關(guān)的能力都得到了提高，學(xué)生學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)，自學(xué)能力也就有了明顯的提高。
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